DE3000581A1

DE3000581A1 - Steuervorrichtung fuer ein stufenloses getriebe

Info

Publication number: DE3000581A1
Application number: DE19803000581
Authority: DE
Inventors: Armin Dipl.-Ing. 7830 Schwetzingen Czinczel; Heinz 6906 Leimen Leiber; Helmut Dipl.-Ing. 7141 Schwieberdingen Mohl; Dipl.-Ing. Dr. Alfred 7250 Leonberg Müller; Josepf 7141 Schwieberdingen Sauer; Dipl.-Phys. Dr. Manfred 7016 Gerlingen Schwab
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1980-01-09
Filing date: 1980-01-09
Publication date: 1981-07-16

Description

Steuervorrichtung für ein stufenloses Getriebe
Stand der Technik Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemäß der Gattung des Hauptanspruchs. Bei einer derartigen bekannten Steuervorrichtung ist mit dem Fahrpedal ein Gestänge gekoppelt, das beim Bewegen des Fahrpedals eine Kurvenscheibe verdreht, die auf ein Stellglied des hydraulisch und/oder pneumatisch gesteuerten Getriebes einwirkt, das als Keilriemengetriebe mit zwei Keilriemenscheiben ausgebildet ist, deren wirksamer Durchmesser veränderbar ist. Derartige stufenlose Getriebe werden u.a. deshalb verwendet, um die Verbrennungskraftmaschine möglichst ständig so betreiben zu können, daß sich ein optimaler Treibstoffverbrauch ergibt. Hierzu ist die Steuerung des Getriebes so ausgebildet, daß nach Möglichkeit stets ein solches Übersetzungsverhältnis wirksam ist, daß die Verbrennungskraftmaschine bei allen Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs mit einer Drehzahl läuft und ein Drehmoment abgibt, die für diesen Fahrzustand optimal sind, also den relativ geringsten Kraftstoffverbrauch zur Folge haben. Bei der bekannten Steuervorrichtung ist eine Anpassung an unterschiedliche Typen von Verbrennungskraftmaschinen mit ihren jeweils unterschiedlichen Verläufen des optimalen Drehmoments schwierig; außerdem sind durch die mechanische Ubertragung der Stellung des Fahrpedals Fehler durch mechanische Ungenauigkeiten des Gestänges nicht immer zu vermeiden.
Vorteile der Erfindung Dengegenüber hat die Erfindung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs den Vorteil, daß das zum unmittelbaren Ansteuern des Getriebes verwendete Signal entsprechend dem Kennlinienverlauf des jeweiligen Motors einfach und genau ermittelt werden kann und ohne Einführung zusätzlicher Fehler elektrisch oder mit Hilfe eines Strömungsmittels, also hydraulisch oder pneumatisch, einem Stellglied des Getriebes zugeführt werden kann. Dabei kann das gleiche Steuergerät bei Fahrzeugen, insbesondere Straßenfahrzeugen, mit unterschiedlichen Typen von Antriebsmotoren verwendet wearteni das Steuergerät ethält hierfür zweckmäßigerweise einen Kleinrechner, vorzugsweise einen Mikroprozessor, und die Berücksichtigung unterschiedlicher Kennlinien kann auf einfache Weise durch Einsetzen eines Speichermoduls in den Rechner erfolgen, wobei in dem Speichermodul die jeweilige Kennlinie des Motors, gegebenenfalls zusammen mit anderen Daten, eingespeichert ist.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch gekennzeichneten Erfindung angegeben.
So gestatten es die Merkmale des Anspruchs 2, daß die Pumpe bei gefülltem Druckspeicher mit nur geringer Verlustleistung direkt in den Rücklauf fördern kann. Erst dann, wenn Druckenergie zum Verstellen des stufenlosen Getriebes aus dem Druckspeicher entnommen wird, also wenn der Druck im Druckspeicher absinkt, schaltet das Leerlaufventil wieder auf Förderung in den Druckspeicher um. Das Leerlaufventil ist so ausgebildet, daß es zwischen dem Einschaltdruck und dem Abschaltdruck eine Hysterese aufweist. Gemäß dem Merkmal des Anspruchs 3 ist es möglich, ohne mechanische Abtastmittel innerhalb der Getriebesteuerung auszukommen. Bei geeigneter Ausbildung kann das vom Steuergerät gelieferte elektrische Signal unmittelbar auf ein Stellglied des Getriebes einwirken. In vielen Fällen ist es jedoch konstruktiv einfacher, wenn das elektrische Signal des Steuergeräts zunächst in ein Drucksignal, vorzugsweise in eine hydraulisches Drucksignal umgewandelt wird. Gemäß Anspruch 4 ist ein oder mehrere Ventile vorgesehen, das dem Stellglied einen veränderbaren Druck zuführt.
Zeichnung In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen Figur 1 ein Keilriemengetriebe mit einer ersten Ausführungsform der Steuervorrichtung, Figur 2 ein Blockschaltbild des Steuergeräts der bei der Anordnung nach Figur 1 verwendeten Steuervorrichtung, Figur 3 eine Einzelheit des Steuergeräts nach Figur 4 und Figur 4 eine Abwandlung der Steuervorrichtung nach Figur 1.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele Das in Figur 1 gezeigte Keilriemengetriebe 1 weist eine in nicht dargestellter Weise von der Verbrennungskraftmaschine des Kraftfahrzeugs her angetriebene erste Keilriemenscheibe 2 und eine von dieser über einen Keilriemen 3 angetriebene zweite Keilriemenscheibe 4 auf, die in nicht dargestellter Weise mit den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs in Verbindung steht.
Die beiden Keilriemenscheiben 2 und 4 weisen jeweils zwei relativ zueinander axial verschiebbar geführte Teile 7 und 8 bzw. 7' und 8' auf, die drehfest miteinander verbunden sind und durch Einleiten eines Druckmittels, im Ausführungsbeispiel einer Hydraulikflüssigkeit in einen Raum 9 bzw. 9' ist es möglich, den verschiebbaren Teil 8 bzw. 8' in Richtung auf den anderen Teil 7 bzw. 7' so zu verschieben, daß der Ringspalt zwischen den beiden Teilen 7 und 8, in dem sich der Keilriemen 3 befindet, verkleinert wird. Dadurch wird der Keilriemen radial nach außen gedrückt, so daß der wirksame Durchmesser der Keilriemenscheibe vergrößert ist. Wird der Druck im Raum 9 bzw. 9t reduziert, so drückt der Keilriemen 3, sofern eine ausreichende Spannung auf ihn wirkt, die beiden Teile 7 und 8 bzw. 7' und 8' wieder auseinander. Die Hydraulikflüssigkeit wird durch eine Pumpe 11 aus einer Ölwanne 12 durch ein Filter 13 hindurch angesaugt und gelangt von der Druckseite der Pumpe 11 über noch zu beschreibende Ventile einerseits zum Hydraulikanschlußstutzen 15 der zweiten Keilriemenscheibe 4 und andererseits zum Hydraulikanschluß 25 der ersten Keilriemenscheibe 2.
Dabei ist die Druckseite der Pumpe 11 mit dem Zulauf eines Leerlaufventils 45 verbunden, dessen Schieber von dem am Ablauf dieses Ventils herrschenden Druck entgegen der Kraft einer Feder 46 beaufschlagt wird; wenn dieser Druck einen vorbestimmten Wert erreicht hat, leitet das Leerlaufventil 45 die von der Pumpe 11 gelieferte Hydraulikflüssigkeit drucklos, d.h. mit einer nur sehr geringen Verlustleistung der Pumpe direkt in den Rücklauf. Am Ablauf des Leerlaufventils 45 ist auch ein Druckspeicher 47 angeschlossen, außerdem zwei 3/3-Wegeventile 48 und 49 mit je drei Schaltstellungen und drei Anschlüssen. Diese Ventile 48 und 49 bewirken je nach Schaltstellung eine Erhöhung des Drucks in der zugeordneten Keilriemenscheibe ein Konstanthalten des Drucks (wie in der gezeigten Schaltstellung der Figur 1) oder ein Absenken des Drucks. Im erstgenannten Fall ist der jeweilige hnschlußstutzen 25 bzw. 15 mit dem Ablauf des zugeordneten Ventils und somit mit dem Druckspeicher 47 verbunden und im letztgenannten Fall mit dem Rücklauf und somit der Ölwanne 12. Die Zuläufe der beiden Ventile 48 und 49 sind durch eine Leitung 50 untereinander und mit dem Druckspeicher 47 verbunden, die Rückläufe sind über eine Leitung 51 mit einem zur Ölwanne 12 führenden Anschluß verbunden. Die Ventile 48 und 49 werden durch elektrische Signale gesteuert, die ein elektronisches Steuergerät 55 liefert. Dieses ist über getrennte elektrische Ausgangsleitungen 56 und 57 mit den elektrischen Steuereingängen der elektromagnetischen Ventile 48 und 49 verbunden- Dem Steuergerät 55 wird ein von einem Drehzahlgeber 44 geliefertes Drehzahlsignal für die zweite Keilriemenscheibe 4 zugeführt, außerdem in der angedeuteten Weise Eingangssignale für die Stellung eines nicht dargstellten Wählhebels für die Getriebefunktionen, ein Lastsignal, das von der Drosselklappenstellung oder in geeigneter anderer Weise, beispielsweise vom Unterdruck in der Ansaugleitung eins Vergasers abgeleitet werden kann, und schließlich ein Motordrehzahlsignal. Außerdem wird dem Steuergerät 55 ein von einem Druckgeber 43 geliefertes Signal zugeführt, das für den Druck in der zum Anschlußstutzen 15 führenden Hydraulikleitung charakteristisch ist. Aus diesen Eingangssignalen ermittelt das Steuergerät 55 unter Berücksichtigung der Kennlinie für minimalen Verbrauch der verwendeten Verbrennungskraftmaschine in Abhängigkeit vom jeweiligen Fahrzustand das zu wählende Übersetzungsverhältnis des Keilriemengetriebes 1 und steuert entsprechend die Magnetventile 48 und 49. Durch Drehzahlvergleich kann festgestellt werden, ob und wieviel das tatsächliche Ubersetzungsverhältnis noch vom einzustellenden Übersetzungsverhältnis abweicht. Die Hydraulikleitungen sind in Figur 1 mit ausgezogenen Linien dargestellt, und im Unterschied hierzu sind die elektrischen Leitungen mit gestrichelten Linien dargestellt.
Gemäß Figur 2 weist das Steuergerät 55 der Ausführungs form nach Figur 1 eine.Einrichtung 59 zur Signalaufbereitung auf, der Signale für die Abtriebsdrehzahl der zweiten Keilriemenscheibe 4, für die Motordrehzahl, die Last und die Stellung eines Wählhebels des Getriebes (beispielsweise für die Wählstellungen Rückwärtsgang, Leerlauf, Langsamfahrt, Schnellfahrt) zugeführt sind und die diese Signale auf die für die Weiterverarbeitung erforderliche Form bringt. Die Signale werden dann einem Mikroprozessor 60 zugeführt, der mit einer Spannungsquelle und mit einem Taktgeber 61 in Verbindung steht. Die Ausgangssignale des Mikroprozessors 60 werden Endstufen 62 und 63 zugeführt, von wo aus sie verstärkt zu den Ventilen 48 und 49 gelangen.
Der Mikroprozessor 60, der die Funktion eines Ubersetzungsverhältnisrechners hat, führt gemäß Figur 3 eine Berechnung des Ist-Zustands (Betriebszustand des Motors und des Getriebes) durch und ermittelt an Hand einer in einem Speicher 65 gespeicherten Verbrauchskennlinie der Verbrennungkraftmaschine das optimale ttbersetzungsverhältnis. Das Das tatsächliche Übersetzungsverhältnis und das optimale Ubersetzungsverhältnis werden in einer Vergleichseinrichtung 66 verglichen, deren Ausgangssignal einer weiteren Vergleichseinrichtung 67 zugeführt ist, deren anderem Eingang weitere Signale zugeführt sind, die für Grenzwerte charakteristisch sind, die nicht überschritten werden sollen; diese Grenzwerte werden von einer Einheit 68 ermittelt, die maximale und minimale Drehzahlen als Funktion von Eingangsgrößen vorgibt, außerdem die Verstellung des Getriebes in Abhängigkeit von der Stellung des Wählschalters und des Kickdown-Schalters gegebenenfalls begrenzt. Das Ausgangssignal der Vergleichseinrichtung 67 entspricht dem Soll-Wert des Ubersetzungsverhältnisses, und aus diesem Soll-Wert werden in einem Druckrechner 69 die für die Ansteuerung der Magnetventile 48 und 49 erforderlichen Signale ermittelt. Bei einem hohen zu übertragenden Drehmoment sind die Drücke in den Keilriemenscheiben 2 und 4 größer als bei einem kleinen Drehmoment.
In Figur 1 sind einige Bauteile durch eine strichpunktierte Linie eingerahmt; werden diese Bauteile durch die in Figur 4 dargestellten Bauteile ersetzt, so ergibt sich ein anderes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung. Es ist hier jedes der 3/3-Ventile 48 und 49 in Figur 1 durch jeweils eine Kombination eines 3/2-Wegeventils 70 bzw. 71 mit einem 2/2-Wegeventil 72 bzw. 73 in der aus Figur 4 ersichtlichen Weise ersetzt.
In der gezeigten Schaltstellung wird der Druck in den Keilriemenscheiben 2 und 4 konstant gehalten, weil die Ventile 72 und 73 gesperrt sind. Befinden sich diese Ventile in der anderen Schaltstellung, so kann je nach Stellung der Ventile 70 und 71 der Druck in den Kammern 9 und 92 vergrößert oder verkleinert werden. Alle Ventile 70 bis 73 sind als Magnetventile ausgebildet und werden durch elektrische Signale gesteuert, die das Steuergerät 55 liefert. Dieses Steuergerät ist bei diesem Ausführungsbeispiel abweichend von Figur 1 so ausgebildet, daß es zur Ansteuerung von vier Ventil anstatt von zwei Ventilen geeignet ist. Die Eingangssignale des Steuergeräts sind jedoch die gleichen wie in Figur 1.
Die Erfindung ist nicht auf Keilriemengetriebe beschränkt, sondern auch bei anderen stufenlosen Getrieben anwendbar, insbesondere solchen, bei denen Scheiben oder Räder mit veränderbarem wirksamem Durchmesser vorgesehen sind, z.B. auch stufenlos verstellbare Gliederbandgetriebe.

Claims

Ansprüche 1. Steuervorrichtung für ein stufenlose Getriebe, insesondere Keilriemengetriebe oder Gliederbandgetriebe, eines Fahrzeugs mit Verbrennungskraftmaschine, wobei das Übersetzungsverhältnis des Getriebes in Abhängigkeit von einer lastabhängigen und drehzahlabhängigen Steuergröße veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuergröße ein von einem elektronischen Steuergerät (55) erzeugtes Signal ist, das als elektrisches Signal oder als Druck eines Druckmittels einem mit einem Druckspeicher (47) statisch in Verbindung stehenden Stellglied (48,49; 70, 71, 72, 73) des Getriebes (1) zugeführt ist.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer Pumpe (11) für das Druckmittel ein Leerlaufventil (45) nachgeschaltet ists das beim Uberschreiten eines vorbestimmten Drucks des Druckspeichers (47) die Pumpe (11) vom Druckspeicher abkoppelt und mit einem Rücklauf verbindet.
3. Steuervorrichtung für ein stufenloses Getriebe mit zwei durch Druckmittel in ihrem wirksamen Durchmesser verstellbaren Scheiben, insbesondere verstellbaren Keilriemenscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (55) zum Erzeugen zweier last- und übersetzungsverhältnisabhängiger Signale ausgebildet ist, und daß die beiden Signale zum Steuern je eines Druckes vorgesehen sind.
4. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen eines veränderlichen Drucks des Druckmittels ein gesteuertes Ventil (48, 49; 70, 71, 72, 73) vorgesehen ist.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckgeber (43) zum Ermitteln des Drucks des Druckmittels an einer geeigneten Stelle vorgesehen und mit dem Steuergerät verbunden ist.
6. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der Keilriemenscheiben (2, 4) des Getriebes (1) je ein 2/2-Wegeventil (72, 73) vorgesehen ist, deren Zuläufe jeweils mit dem Ablauf eines 3/2-Wegeventils (70, 71) verbunden sind.
7. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Steuern der beiden Keilriemenscheiben (2, 4) des Getriebes (1) je ein 3/3-Wegeventil (48, 49) vorgesehen ist, deren Zuläufe gemeinsam mit der Druckseite einer Pumpe (11) und deren Rücklaufe gemeinsam mit der Saugseite der Pumpe gekoppelt sind.
8. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät einen Kennlinienspeicher (65) für die optimale Verbrauchskennlinie der verwendeten Verbrennungskraftmaschine enthält und derart ausgebildet ist, daß es das Ubersetzungsverhältnis im Sinne einer Minimierung des Treibstoffverbrauchs steuert.